افزایش جمعیت، توسعه صنعتی و مصرف بی‌رویه منابع، آلودگی آب، خاک و هوا را به یکی از چالش‌های اصلی پایداری تبدیل کرده و روش‌های متداول پالایش اغلب پرهزینه، انرژی‌بر و دارای محصولات جانبی ثانویه‌اند. این مقاله مروری، کاربردهای زیست‌فناوری و نانوفناوری را در حفاظت از محیط زیست بررسی می‌کند. در بخش زیست‌فناوری، زیست‌پالایی میکروبی و گیاهی، تصفیه زیستی پساب، سلول‌های سوختی میکروبی و زیست‌حسگرها مرور می‌شوند. در بخش نانوفناوری، فتوکاتالیست‌ها، نانوجاذب‌ها، نانوذرات آهن صفرظرفیتی، غشاهای نانویی و نانوحسگرها بحث می‌شوند. در ادامه، هم‌افزایی این دو حوزه (نانوزیست‌پالایی) و نقش نانومواد در افزایش کارایی فرایندهای میکروبی و آنزیمی تحلیل می‌شود. در پایان، چالش‌های سمیت نانومواد، پایداری و سرنوشت آن‌ها در محیط، مقیاس‌پذیری، هزینه و ملاحظات قانونی بررسی شده است. جمع‌بندی منابع نشان می‌دهد ترکیب راهبردهای زیستی و نانویی، در صورت ارزیابی ریسک و طراحی سبز، ظرفیت قابل‌توجهی برای پالایش پایدار محیط زیست دارد؛ با این حال، گذار از مقیاس آزمایشگاهی به مقیاس میدانی نیازمند پژوهش‌های بیشتر است.